新型Zn(II)、Ni(II)和Cd(II)还原席夫碱配合物的设计合成及其与DNA相互作用和抗菌活性研究

本研究针对传统抗菌药物耐药性问题，通过一锅法原位合成Zn(II)、Ni(II)和Cd(II)还原席夫碱配合物，系统表征其结构特征（SCXRD证实1/2为六配位扭曲八面体，3为四方反棱柱构型）。研究发现配合物与ct-DNA结合常数达105 M?1量级，其中Cd(II)配合物3对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性超越链霉素标准品，DFT计算和分子对接揭示了其作用机制，为开发新型金属基抗菌剂提供了理论依据。

　　

在抗生素耐药性日益威胁全球公共卫生的背景下，开发新型抗菌剂成为当务之急。传统有机药物存在作用靶点单一、易产生耐药性等局限，而金属配合物因其独特的电子结构、可调控的配位几何及多靶点作用机制，逐渐成为药物研发的新方向。其中，席夫碱（Schiff bases, SBs）作为"特权配体"，其亚胺基团（–HC=N–）不仅能模拟生物体内酶反应中间体，还可通过金属配位产生协同抗菌效应。然而，如何设计兼具高生物活性和低毒性的金属配合物，仍是当前研究的难点。

科钦科技大学的研究团队通过创新性地将2-苯甲酰吡啶与1,3-二氨基-2-丙醇缩合，构建了新型四齿配体N,N′-双((吡啶-2-基)苯亚甲基)-1,3-二氨基丙烷-2-醇（L），采用一锅法原位合成策略，成功制备了三种过渡金属配合物：Zn(L)(NO₃)(H₂O) (1)、Ni(L)(NO₃)(H₂O) (2)和[Cd(L)(NO₃)₂] (3)。该研究通过多学科技术手段揭示了配合物的结构-功能关系，相关成果发表在《Inorganic and Nuclear Chemistry Letters》上。

研究主要采用单晶X射线衍射（SCXRD）解析晶体结构，通过Hirshfeld表面（HS）分析分子相互作用，结合DFT计算探究电子结构特性。生物评价方面，采用DPPH法测定抗氧化活性，通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和粘度实验研究ct-DNA结合特性，并测定对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性菌（大肠杆菌）的最小抑菌浓度（MIC），最后通过分子 docking 模拟作用机制。

结构表征结果
SCXRD分析显示配合物1和2为异质同晶结构，中心金属离子采取六配位扭曲八面体几何构型，而Cd(II)配合物3呈现罕见的扭曲四方反棱柱构型。HS分析揭示分子间存在丰富的O–H···O和C–H···π相互作用，这种独特的超分子网络可能影响其生物活性。

抗氧化活性
DPPH自由基清除实验表明，三种配合物均表现出浓度依赖的抗氧化活性，其中Cd(II)配合物3的IC₅₀值最低（16.32 μg/mL），接近抗坏血酸（AA）标准品，这可能与其配位几何导致的电子离域效应有关。

DNA相互作用
光谱学研究显示所有配合物都能通过插入模式与ct-DNA结合，结合常数顺序为2（9.1×10⁵ M^?1）>1（2.7×10⁵ M^?1）>3。粘度增加实验证实配合物可引起DNA螺旋结构变化，DFT计算表明这种强结合能力源于配体芳香环与DNA碱基的π-π堆积作用。

抗菌活性
Cd(II)配合物3对两种测试菌株均表现出最强抑制效果，其MIC值显著低于链霉素对照。分子对接揭示3能有效结合细菌DNA旋转酶和拓扑异构酶IV的活性位点，这种双重作用机制可能是其高效抗菌的关键。

该研究通过精准的配体设计和金属离子选择，成功开发出具有DNA靶向能力和广谱抗菌活性的金属配合物。特别值得注意的是，尽管镉元素存在固有毒性，但通过配位修饰获得的配合物3不仅表现出卓越的生物活性，还通过配位键稳定化降低了金属离子释放风险，这为"毒性元素药用化"提供了新思路。研究成果不仅丰富了生物无机化学的配位化学基础，也为解决抗生素耐药性挑战提供了新型候选化合物，具有重要的转化医学价值。